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          技術交流2019年04月23日 11:28來源︰ 物聯網空間站
            RFID技術並不是室內定位應用唯一的解決方案。然而,作為多技術系統的一部分,它是一個非常有效的解決方案。
           
            RFID標簽歷史十分悠久,可以追溯到二戰時期軍用飛機的辨別“友敵”的應答器系統。從那時起,RFID就被用于資產識別系統。最近,它被作為一種實時室內定位的解決方案推向市場。本篇文章簡要概述了RFID的工作原理,如何應用于室內資產跟蹤,以及與其他相似技術的比較。
           
            RFID的工作原理
           
            RFID系統,即射頻識別,包括兩個部分︰一個轉發器(或標簽),包含可以通過RF讀取的數據;一個詢問器(或讀寫器),可以讀取轉發器的數據。
           
            這兩個部分之間通信的特定方式(稱為“耦合機制”)決定了系統的覆蓋範圍、復雜性和成本。(這里的“耦合”指的是標簽和讀寫器之間的信息傳輸)目前,市場上存在三種耦合機制:電感耦合、電容耦合和反向散射耦合。
           
            電感耦合
           
            自射頻識別(RFID)技術被研發以來,感應耦合就一直存在,當時的系統包括帶有復雜天線機制的大型標簽,主要用于跟蹤大型物體(如汽車、牛)。電感耦合標簽從讀寫器產生的磁場中提取信息並對其進行調制。讀寫器通過標簽測量電波,並將其解碼為數據。這些系統中使用的磁場會迅速下降,使得電感耦合的有效識別範圍約為1cm到1m。
           
            電容耦合
           
            當大型感應系統成為市場上唯一的選擇時,電容式耦合系統以可降低RFID的成本和尺寸的屬性被研發出來。在讀寫器和標簽上使用導電貼片,通過改變電路的電容來形成電容和信號數據。這些系統之間的範圍非常近(1厘米),而且補丁的方位很重要,所以典型的應用程序是必須插入到讀寫器的ID卡。隨著電感電路的萎縮,有限的電容系統的市場也在萎縮。
           
            事實上,目前大多數RFID系統都使用某種形式的電容耦合。然而,它們仍然受到遠處磁場強度的影響。為了實現遠距離的通信,射頻識別系統必須使用更高頻率的信號,並依賴于電動的電磁信號。‍
           
            反向散射耦合
           
            反向散射耦合是雷達原理模型,讀寫器發射出UHF或微波信號,這些信號踫到目標後反射,同時攜帶回目標信息,依據的是電磁波的空間傳播規律,識別作用距離大于lm。當然,擴大識別範圍是優點還是缺點取決于用例。
           
            RFID標簽類型
           
            RFID市場根據RFID標簽的供電方式來劃分類型。標簽是否有可用的車載電源,會影響到它的大小、價格、讀取範圍,以及它是否能夠支持額外的傳感器。
           
            無源標簽
           
            無源標簽沒有內部電源。它們通過吸收讀寫器信號中的一些信息來作出反應。這使得它們便宜、耐用、無噪音(在無線電頻譜中)。由于缺乏一致的數據,它們不能用于編寫和存儲傳感器數據。它們有一個較低的數據選擇範圍,並需要配備高功率,高成本的讀寫器。
           
            半無源標簽
           
            半無源標簽(也稱為“半主動”和“電池輔助”標簽)有一個板載電池。就像無源標簽一樣,它們只在有讀寫器有信號的情況下傳輸。電池既可以為傳感器供電,也可以為天線供電。半無源標簽允許更多的信號反射到讀寫器,也就具備了一個比無源標簽更遠的讀寫距離。它們比無源標簽體積更大,價格更高,而且電池壽命有限。
           
            有源標簽
           
            有源標簽有一個本地電源(例如電池,光電),並可廣播自己的信號。盡管它們被定義為標簽,但在技術層面而言,它們不依賴于接收和調制讀寫器的信號。相反,它們是短程無線電。從運營的角度來看,這種區別可能並不那麼重要,所以我們關注市。   悄依ㄔ謖飫。與無源標簽和半無源標簽相比,有源標記具有更大識別的範圍(可達1公里),內存容量、大小和成本也會增加,並且可以與性能較弱的讀寫器一起工作。
           
              使用RFID技術跟蹤資產
           
            在評估RFID作為資產跟蹤技術的優點之前,需要澄清“跟蹤”的含義。RFID從一開始就被用于某種電子表格意義上的資產跟蹤。它使識別和記錄附近的跟蹤項目變得很簡單。如果你的目標是確保所有通過A號門的火車車廂也通過B號門,或者確認是否有員工進入大樓,那麼RFID是一個經過充分測試和驗證的解決方案。
           
            在這些用例中,RFID直接地與條形碼或QR碼競爭。它具備了一個明顯的優勢,可在遠處進行讀寫。有源或半無源RFID標簽可以提供有價值的傳感器信息,另一方面,與無源標簽匹配的讀寫器的價格並不便宜,而半無源標簽非常昂貴,且使用壽命有限。
           
            一個更具挑戰性的跟蹤類型是獲悉跟蹤資產的實時位置。雖然這是一個相對較新的RFID用例,但市場上已經有很多商業解決方案。
           
            這些方案的工作方式各不相同。有些方案純粹使用RFID進行對象識別,同時利用另一種技術進行測距。那些完全依賴RFID的幾乎全部使用有源RFID標簽。雖有一些研究使用無源RFID標簽,但無源標簽的讀寫器的成本及其系統的低識別範圍,使得它們並沒有在商業上的應用
           
            使用有源RFID標簽的實時定位系統(RTLS)的性能相較于藍牙、藍牙低能(BLE)、WiFi、超聲波和超寬帶(UWB)等競爭性技術而言。RFID主要基于LANDMARC系統,該系統通過比較有源標簽的接收信號強度(RSS)與已知位置的參考標簽的RSS來確定位置。
           
            RFID比BLE的識別範圍更大。與BLE的70米相比,它可以在戶外覆蓋1公里。這在無障礙物的室內環境(如牆壁或地板)中或許不那麼重要,但在倉庫或谷倉中,有源RFID標簽的識別範圍可讓企業使用更少的讀寫器,從而降低成本並減少潛在的故障。
           
            RFID作為跟蹤資產解決方案也有一些缺點。就像所有基于RF / RSSI的解決方案一樣,它也有漏洞。由于射頻信號可以穿透牆壁,因此很難確定信號是從哪個房間發出的。有源跟蹤器(尤其是遠程跟蹤器)所使用的高帶寬非常容易受到干擾。而且,與BLE相比,標簽和讀寫器的成本都非常昂貴。
           
            RFID作為整個混合系統的一部分取得了巨大的成功。它提供可靠的識別,可以作為依賴超聲波、紅外線或超寬帶的定位信息系統的一種補充技術而存在。‍
           
            結語
           
            目前,RFID技術尚不能為室內定位提供一個獨立的解決方案。在這方面,它並不是唯一的選擇。然而,作為多技術系統的一部分,RFID為室內定位帶來了長達數十年的可靠識別歷史。(作者︰大喵)
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